(福建福能东南热电有限责任公司 福建福州 350309)
福建省地处中国东南沿海,风能资源丰富,沿海及岛屿是开发风电的“富矿区”,并且福建秋、冬两季为海陆风盛风季节,风速大且风向稳定,恰好与水电枯水季作为互补,发展风电拥有得天独厚的自然优势。福建省一直大力利用风能资源优势,开发风电等清洁能源项目。目前,福建省风电开发趋势由陆上集中式风电逐渐转为海上风电。分散式风电作为一种新型的风电开发模式,具有投资成本低、建设周期短、维护工作少等优点。在电能利用结构上,能有效调节用电峰谷,减轻用电高峰期电网负荷和供电压力,促进电能资源的优化配置,其综合社会效益十分可观[1]。
福建省地理位置优势显著,在季风和台湾海峡 “狭管效应”的共同影响下,具有全年风速大、风向稳定且清楚等特点(沿海地区年平均风速超过8.0 m/s,春夏最小月平均风速5.0 m/s),是全国最适宜大力发展风电项目的地区之一[2]。根据统计,近几年福建省风电年均利用小时数均在2500以上,高出全国平均水平。根据《十一五福建省电力发展规划》,福建省沿海陆地风能资源总储量4,131万kW,技术可开发容量607万kW。至2018年10月,福建省内风电总装机容量为293万kW,相较其风能资源储量仍有巨大可开发空间[3]。
《福建省“十三五”能源发展专项规划》中提出,福建省到2020年风电装机规模将达到500万kW。其中陆上风电装机规模300万kW以上,海上风电装机将达到200万kW以上。目前,海上风电项目作为福建省风电开发的新重心,2018年,福建省发改委核准批复5个海上风电项目,规模总计171万kW。
福建省内暂时还未核准开发分散式风电项目,但随着我国风电产业重心向中东部和南部地区转移,产业政策也逐步向分散式风电、海上风电倾斜。分散式风电在福建的加速发展已成必然态势。
按照目前政策,单个分散式接入风电项目总装机容量低于50 MW。与一般集中式风电项目相比,分散式风电规模小、布局灵活,能源可本地平衡、就近消纳。且分散式风电对大范围土地使用的依赖性远低于陆上集中式风电,以2.5MW的某分布式智能风机为例,基础征地面积仅需半亩,回填后地表塔筒外露部分仅占用20 m2左右,既能最大化利用土地资源,又符合国家及地方环保政策。
分散式风电的项目前期准备工作相比陆上集中式风电,具有项目容量小,占比面积小,国土、规划、选址等前期核准手续流程短,建设工期灵活等优点。根据对其他省份已建或在建的分散式风电项目调查,分散式风电施工周期多在半年左右,项目从申报到并网仅一年左右。随着国家《分散式风电项目投资管理办法》的出台,各地在核准分散式风电项目上多实行备案制,项目核准流程和时间大大缩减,所发电量就地消纳,弃风限电率低。同时,分散式风电项目无需新建高压送电线路和110kV、66kV变电站,节省了变电、输配等环节的投资。
分散式风电的盈利模式主要有两种,“自发自用、余电上网”和“全额上网”。其中,“全额上网”模式下,风电上网电价在当地燃煤机组标杆上网电价(含脱硫、脱硝、除尘电价)以内的部分,由当地省级电网结算,高出部分通过国家可再生能源发展基金予以补贴。“自发自用”模式下风电发电电价直接同用电用户进行电价结算。
国家发改委最新发布的 《关于完善风电上网电价政策的通知》中指出:2019年I~Ⅳ类资源区符合规划、纳入财政补贴年度规模管理的新核准陆上风电指导价分别调整为0.34、0.39、0.43、0.52 元/kWh(含税、下同);2020 年指导价分别调整为0.29、0.34、0.38、0.47元/kWh。指导价低于当地燃煤机组标杆上网电价(含脱硫、脱销、除尘电价,下同)的地区,以燃煤机组标杆上网电价作为指导价。福建为Ⅳ类资源区,2019~2020年风电上网电价分别为0.52元、0.47元。
自2021年1月1日开始,新核准的陆上风电项目全面实现平价上网,国家不再补贴。可以预见,在风机制造成本和建设成本下降后,分散式风电自发自用电价结算的方式更能使风机投资企业的收益达到最大化。
分布式风电拥有良好的调峰性能,操作简单,由于参与运行的系统少,启停快速。在与电网联合运行后可提高系统的经济性、安全性和灵活性,特别适合大型工业园区。
福建省近年来大力发展各类工业园区,特别是位于福厦漳泉沿海风力资源丰富,园区规划合理,交通环境便利,适合小规模分布式风电选址规划。工业园区拥有稳定的电力消纳和用电量规模,且有电网规划相对完善,升级改造条件便利等特点,利于规避分散式风电发电不稳定、调度要求高等不利因素。与传统发电技术相比,分布式风电更靠近用户,不需要高压输电系统,可有效减少基础设施的投资。由于无需增加变电站及输电线路,其建设周期更短、运行费用更低。在配电网中,由于负荷增长导致供电设备的容量不足时,可以适当建立分布式供电系统来满足局部负荷的增长,减少改造供电设备的投资,也可以用来弥补用电高峰时的缺口[4]。同时可以满足工业园区可持续发展的要求,减少对当地环境的破坏。合理利用清洁能源,减少发电过程中的废气排放,又能为企业带来实际经济效益。
笔者所在的江阴工业集中区位于福清东南部江阴半岛,一期实施开发67.51 km2。园区规划完整,陆运、水运条件便利。经过一年实测,该地平均风速为6.2~6.8 m/s,平均风功率密度为280~310 W/m3,风能资源具有良好开发利用的价值。以建设装机容量为10 MW的分散式风电来测算,年理论发电量22.99 GW·h,平均年发电利用小时数为2299 h,上网电量22.30 GW·h,等效满负荷小时数2230 h。工业园区周边多为大型化工企业,其生产稳定性高,化工年生产小时数可达8000 h。并且化工企业均为用电大户,日平均用电负荷稳定,电网规划布局成熟。如与分散式风电结合发展,可带来十分可观经济收益。化工企业一般都会对周边环境造成不良影响,可再生清洁能源的引入,也会为化工企业带来显著的环境效益,提升企业的社会形象。
由此可见,与沿海工业园区结合发展,将是今后福建省开发分散式风电的破局关键及发展趋势。
(1)政策的倾斜。自2016年底至今,福建省陆上风电项目核准仅有160 MW,远远赶不上海上风电项目核准容量。随着对可再生能源发展的鼓励,国家不断出台政策,逐步完善分散式风电的管理流程和工作机制。2018年出台《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》,鼓励各类企业作为项目单位,在符合土地利用总体规划的前提下,投资、建设、经营分散式风电项目。福建省仍需尽快出台相关开发建设指导意见,在兼顾生态保护与经济发展双指标可控的考虑下,加快推进福建省分散式风电的发展。
(2)加强分散式风电运行维护。分散式风电项目布局较为分散,且有可能布在用户厂区或管控地区之内,对风机的安全管理协调难度加大,并且一个分布式接入风电项目可能分散对应不同的用户,会对风机数据信号的统一采集、电网对风机及其开关设备进行调度等运行控制管理带来一定困难。
为了减小风力发电不稳定、不可控等不利影响,必须设置无功补偿系统,满足设备的快速投切,这也要求相关运维人员具有较高的专业素质,同时也增加了项目的运维难度。
(3)电网规划调度支持分散式风电。大量分布式风电的引入,会对传统电网的运行稳定性和整个电力系统的系统控制和继电保护带来一定的影响。这就要求电网公司要在微网运行控制技术设计规划、调度和控制等各方面升级换代,以满足用户分布式电源的需求[3]。
近年来,随着智能微网和储能技术的发展及应用,电网通过更智能、现代、高效的信息平台和网络服务,可以及时便捷地收集电源侧和用电侧的多元化需求,可满足分散式风电接入对电网故障定位、隔离和恢复供电提出的挑战。同时利用储能技术,在电网负荷低的时候储能,在电网高负荷的时候输出能量,实现削峰填谷,减轻电网波动,可有效解决分散式风电的随机性、反调峰性等难点。
目前,国家电网公司加大电网升级改造力度,积极推进智能微网、电网储能等新兴电网的建设改造,更好地发挥分布式能源与电网相互支撑的优势。
分散式风电作为我国风电领域的未来两大增长点之一,对大范围土地使用的依赖性远低于陆上集中式风电,拥有比集中式风电更大灵活性和环保优势,但仍亟需相应的体制、产业政策、环保法律法规等支持。福建省拥有丰富的风能资源,可选取沿海大工业区等电网消纳能力较强的地区,通过地区电网改造、促进电能资源的优化配置等方式,因地制宜建设适当规模的分散式风电项目,促进区域能源合理利用,优化能源结构助力节能减排。
福建省地处我国东南沿海,位于21世纪海上丝绸之路核心区,大型工业园区发展势头迅猛、市场空间广阔,一直保持着较高的经济增速与用电需求水平,为分散式风电提供了充足的发展空间。